基于电力电缆工程设计与设备选型的研究分析

陈愫珠

摘 要：电力电缆在发电厂中得到广泛应用，电力电缆的设计选型直接影响到设备的供电可靠性， 影响到发电厂的稳定运行及经济性。本文对台州发电厂厂用电缆选型设计进行分析研究，以期达到总结、交流作用。

关键词：发电厂；电缆设计；选型

中图分类号：S611 文献标识码：A

台州发电厂位于浙江中部沿海，是浙江省主力火力发电厂之一，原有装机容量1335MW，分五期建成，台州第二发电厂2台1000MW新建火电机组已通过国家发改委核准。台州发电厂一至五期厂房内电力电缆敷设总计280公里，电压等级有380/220V、6kV、10kV三种规格，各期厂房、车间的电缆敷设以机组单元控制室下面的电缆夹层、380/220V配电装置室地下的电缆隧道、6kV配电装置室下面的电缆夹层为中心，以地面电缆沟、架空电缆桥架为辅，组成一个电缆敷设网络。

一、厂用设备供电方式

1 6kV系统供电方式及电缆的电容电流计算

主厂房厂用高压系统采用6kV电压等级，单元机组的双套辅机电动机分接于两段6kV母线上，每期两台单元机组的公用设备接在6kV公用段母线上。对于外围的6kV厂用设备，如输煤系统皮带机、输灰系统柱塞泵、循环水系统循环水泵，因远离主厂房，设备相对集中，且具有独立性，在这些外围辅助厂房分别设置6kV厂用配电装置，就近供电给6kV辅助设备，比全部集中由主厂房供电经济、可靠，每期工程可节省6kV电力电缆13.2公里。

根据6kV电力电缆布置，6kV厂用电系统接地电容电流，由高压厂变6kV侧绕组、所连接的6kV联络及馈线电缆、6kV电动机及低压变压器线圈共同提供，其中以6kV电缆电容为主，其他元件电容值所占比例很小忽略不计。

6kV电缆单位长度电容电流（查手册）：

70mm2 0.71A/km

120mm2 0.89A/km

根据统计，台州电厂四期6kV厂用电系统在最大连接方式下，电力电缆总长度10.69km（一至三期和五期工程的6kV厂用电系统的电力电缆长度都小于10.69km）， 其中70mm2电力电缆占75%， 95 mm2及以上电力电缆占25%， 95 mm2及以上电力电缆按120 mm2的0.89A/km计算，合计电容电流（考虑1.1的系数）为：

Ic=10.69km×

（0.71×75%+0.89×25%）×

1.1=8.88 （A）

计算结果，6kV系统最大单相接地电容电流小于10A，故6kV厂用电系统采用中性点不接地方式。

6kV系统中性点不接地方式，接线简单，不需要中性点接地设备，节约投资，因不人为增加单相接地电阻，则流过故障点的电流仅为容性电流，尤其在实际接地电流小于10A时，允许系统带接地继续运行2小时，为处理接地故障赢得了时间。

2 低压系统供电方式

主厂房低压厂用负荷的供电方式按发电机组单元制接线原则，低压厂用负荷由接自本机组6kV工作段的低压厂用变压器供电，低压公用负荷如化水、工业水、油处理、厂区、检修修配、照明、输煤、除灰、除尘、循环水等系统采用独立设置的动力中心（PC）和电动机控制中心（MCC）的380/220V供电方式。

3 10kV系统供电方式

溪口水库淡水泵房和微波站山上分别设置低压厂用配电装置，各由2条10kV配电线路降压至380/220V供电。

二、电缆设计选型

1 电力电缆型式选择

电缆型式根据环境条件、敷设方式、用电设备等选择。

常用的电力电缆有油浸电缆、聚氯乙烯绝缘电缆、交联聚乙烯电缆等，根据不同的使用场合，又分为不同种类的特种电缆。随着生产技术和生产工艺的不断提高，聚氯乙烯和交联聚乙烯电缆已经成为使用最广泛的电缆产品。

聚氯乙烯由聚氯乙烯树脂与添加剂加工而成，具有优良的电气性能，耐潮、耐化学性、耐电晕性好，不延燃。交联聚乙烯还可提高工作温度10～20℃，并有良好的耐辐照特性。聚氯乙烯绝缘电缆化学性能稳定、耐燃、耐油、没有高低差限制，可以垂直敷设，安装维护简单、方便。故在低压回路选用阻燃聚氯乙烯绝缘电缆。

对于高压电力电缆，由于聚氯乙烯绝缘电缆介质损耗大，随温度上升介质损耗增加明显，电缆的电性能和机械性能也明显下降，聚氯乙烯绝缘电缆运行允许温度一般不超过65℃。而交联聚乙烯绝缘电缆耐热性能好，电缆运行允许温度可达90℃，电缆载流量大，绝缘性能好，重量轻，也无高差限制，可以垂直敷设，电缆线芯分相屏蔽，不易发生相间短路故障，可减少电缆短路事故。故对6kV和10kV系统电力电缆，选用交联聚乙烯绝缘电缆。

塑料电缆的电气性能要求，见表1：

对于电厂事故应急启用的辅机电缆如直流油泵、消防水泵、蓄电池直流电源电缆、事故照明电源电缆等采用耐火型电缆，可保证在电缆着火情况下也能够维持设备在一段时间内的正常工作，给事故处理争取宝贵的时间。

2 电力电缆截面积的选择

电力电缆截面积的选择关系到投资、线路损耗和电压质量、电缆的使用寿命等。选择合适的截面积，使电力电缆满足最大工作电流下的缆芯温度要求和电压降要求，最大短路电流作用下的热稳定要求。

电力电缆的导线截面积可按表2选择

三、电缆敷设设施

由于电厂厂房内大量使用了塑料绝缘电缆，为保持电缆敷设强度，主厂房电力电缆无论是零米以下的地下室电缆隧道，还是零米以上的架空部分，均使用金属桥架敷设电缆。电缆在桥架上的排列原则是按电压等级的高低由上而下进行排列的，最上面的是6kV动力电缆，以下依次为1kV动力电缆、控制电缆，最下面敷设热控电缆和通讯电缆，这样可以减轻电力电缆发生故障时，对控制电缆和通讯电缆造成的损害。对全厂公用负荷的重要电缆，同一机炉双套辅机的厂用供电电缆，分开布置在通道两侧电缆桥架上，避免一侧通道上的辅机供电电缆发生故障时，影响到另一侧通道上的辅机供电电缆的正常运行。

电缆沟及电缆隧道在土建设计时考虑排水措施，电缆沟、电缆隧道内的排水坡度方向一致，统一将雨水排到电缆隧道集水井，再用自动抽水泵将集水井中的雨水抽到电缆隧道外面的蓄水池，确保全厂电缆沟、电缆隧道排水通畅。

四、电缆防火设计

为了防止电缆火灾时的火势迅速蔓延，电力电缆选用阻燃型，对于特别重要的回路如应急电源至消防、火灾报警、通风排烟、应急照明等供电回路，采用耐火型电缆。

各单元机组的机、炉电缆采用分道敷设，在电缆竖井及屏盘底部开孔处采用阻燃材料封堵填实，不让空气和液体流通。

在主厂房电缆隧道进、出口设置防火门，电缆沟交叉口设置阻火墙，对敷设在电缆隧道、电缆夹层、电缆沟内的电缆，每隔50米采用耐火材料进行阻隔。对主厂房易受外部着火影响和积粉易燃的电缆区段、汽机机头、锅炉制粉系统、输煤栈桥等架空电缆桥架采用耐火电缆槽盒，设置电缆槽盒盖板。在相邻机炉的接合部，主厂房通向外部的所有接口、电缆隧道与电缆沟的接口，全厂辅助厂房电缆沟的出入口处、架空桥架穿墙处均用电缆防火材料进行封堵。

各期主厂房电缆竖井、电缆夹层、电缆隧道内设置烟感探测器，并敷设感温电缆，相应之处设置消防设施，当探测器探测到火灾时，自动向集控室发出报警信号，并启动自动灭火装置。

参考文献

[1]胡志光，火电厂电气设备及运行[M].北京：中国电力出版社，2001.

[2]Q/CSG10007-2004，电力设备预防性试验规程[S].